JP2006093056A - 表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、ソフトフラッシュ構造のメタルバックのカット間の耐圧を向上させることができ、信頼性の高い表示装置を製造できる表示装置の製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】ＳＥＤの表示パネルは、蛍光体スクリーンおよびメタルバックを有する前面基板、および多数の電子放出素子を有する背面基板の周縁部同士を真空雰囲気で封着して形成される。メタルバックを形成する際、ＣＣ材を遮光層の上にストライプ状に形成し、アルミを蒸着し、ＣＣ材の部位を酸化させて高抵抗化する。そして、このように電気的に分断された短冊状の有効領域間に電位差を与えてコンディショニングし、分断領域の耐圧を向上させる。
【選択図】 図４

Description

この発明は、背面基板に設けた電子放出素子から電子を放出させて前面基板に設けた蛍光体層を励起発光させることによりカラー画像を表示する表示装置の製造方法に係り、特に、ソフトフラッシュ構造のメタルバックのカット間の耐圧を向上させる表示装置の製造方法に関する。

近年、偏平な平面パネル構造の真空外囲器を有する表示装置として、液晶ディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）等が知られている。また、ＦＥＤの一種として、表面伝導型の電子放出素子を備えた表示装置（以下、ＳＥＤと称する）の開発が進められている。

ＳＥＤは、所定の隙間を置いて対向配置された前面基板および背面基板を有する。これらの基板は、矩形枠状の側壁を介して周縁部を互いに接合され、内部を真空にされて偏平な平面パネル構造の真空外囲器を構成している。

前面基板の内面には３色の蛍光体層が形成され、この蛍光体層の上にアノード電極として機能するメタルバックが形成されている。背面基板の内面には、蛍光体層を励起発光させる電子の放出源として、画素毎に対応する多数の電子放出素子が整列配置されている。また、背面基板の内面には、電子放出素子を駆動するための多数本の配線がマトリックス状に設けられ、その端部は真空外囲器の外部に引き出されている。

このＳＥＤを動作させる場合、メタルバックに１０［ｋＶ］程度のアノード電圧を与えて基板間に高い電位差を形成し、配線に接続した駆動回路を介して各電子放出素子に選択的に駆動電圧を印加する。これにより、各電子放出素子から選択的に電子ビームが放出されてアノード電圧によって加速され、この加速された電子ビームが対応する蛍光体層に照射されて当該蛍光体層が励起発光され、カラー画像が表示されるようになっている。

このＳＥＤでは、前面基板と背面基板の間に比較的高い電圧を与えるため、真空外囲器内にあるプラズマやごみの付着などにより、基板間で比較的容易に放電を生じてしまうことが知られている。基板間に放電を生じると、放電個所を通じて多大な電流が流れるため、電子放出素子などにダメージを与える問題がある。

そこで、アノード電極として機能するメタルバックを複数の短冊状の細長い領域に電気的に分割して放電電流を抑制する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。つまり、このようなソフトフラッシュ構造を採用すると、放電を生じた際に、メタルバックに帯電した全ての電荷が集中することを防止でき、分割した各領域に帯電した電荷だけを放電させることで、放電電流を抑制することができる。

しかし、メタルバックを複数の短冊領域に分割する際、例えばレーザによりメタルバックをカットすると、分割したメタルバックのエッジが凸凹になり、カット間の耐圧を設計値にすることが難しい。このように、カット間の耐圧を設計値どおりにできないと、最悪の場合、ＳＥＤの動作時にメタルバックのカット間で放電を生じて、画像に乱れを生じてしまう。
特開平１０−３２６５８３号公報

この発明の目的は、ソフトフラッシュ構造のメタルバックのカット間の耐圧を向上させることができ、信頼性の高い表示装置を製造できる表示装置の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、この発明の表示装置の製造方法は、前面基板の内面に多数の蛍光体層および遮光層を有する蛍光体スクリーンを形成する工程と、上記遮光層に重なる位置で電気的に分断した多数の細長い短冊状の有効領域を有するメタルバックを上記蛍光体スクリーン上に形成する工程と、上記多数の短冊状の有効領域のうち少なくとも１対の有効領域間に電位差を与えてその間にある分断領域の耐圧を向上させる耐圧向上工程と、上記多数の蛍光体層に対応する多数の電子放出素子を内面に有する背面基板と上記耐圧向上工程を経た前面基板を対向させて内部を真空にした状態で周縁部同士を封着する封着工程と、を有する。

上記発明によると、メタルバックの少なくとも１対の有効領域間に電位差を与えることで、その間にある分断領域の耐圧を向上させる。

この発明の表示装置の製造方法によると、ソフトフラッシュ構造のメタルバックのカット間の耐圧を向上させることができ、信頼性の高い表示装置を製造できる。

以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
始めに、図１乃至図３を参照して、本発明の実施の形態に係る表示装置の一例として、ＳＥＤ（Surface-conduction Electron-emitter Display）について説明する。図１は、前面基板２を部分的に切り欠いた状態のＳＥＤの真空外囲器１０（以下、表示パネル１０と称する場合もある）を示す斜視図であり、図２は、図１の真空外囲器１０を線II-IIで切断した断面図であり、図３は、図２の断面を部分的に拡大した部分拡大断面図である。

図１乃至図３に示すように、表示パネル１０は、それぞれ矩形のガラス板からなる前面基板２および背面基板４を備え、これらの基板は約１．０〜２．０ｍｍの隙間をおいて互いに平行に対向配置されている。なお、背面基板４は、前面基板２より１回り大きいサイズを有する。また、前面基板２および背面基板４は、ガラスからなる矩形枠状の側壁６を介して周縁部同士が接合され、内部が真空の扁平な平面パネル構造の真空外囲器１０を構成している。

前面基板２の内面には画像表示面として機能する蛍光体スクリーン１２が形成されている。この蛍光体スクリーン１２は、赤、青、緑の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ、および遮光層１１を並べて構成され、これらの蛍光体層はストライプ状あるいはドット状に形成されている。また、蛍光体スクリーン１２上には、アルミニウム等からなるメタルバック１４が形成されている。

背面基板４の内面には、蛍光体スクリーン１２の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂを励起発光させるための電子ビームを放出する多数の表面伝導型の電子放出素子１６が設けられている。これらの電子放出素子１６は、画素毎、すなわち蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ毎に対応して複数列および複数行に配列されている。各電子放出素子１６は、図示しない電子放出部、この電子放出部に電圧を印加する１対の素子電極等で構成されている。また、背面基板４の内面上には、各電子放出素子１６に駆動電圧を与えるための多数本の配線１８がマトリックス状に設けられ、その端部は真空外囲器１０の外部に引き出されている。

接合部材として機能する側壁６は、例えば、低融点ガラス、低融点金属等の封着材１９により、前面基板２の周縁部および背面基板４の周縁部に封着され、これらの基板同士を接合している。本実施の形態では、背面基板４と側壁６をフリットガラス１９ａを用いて接合し、前面基板２と側壁６をインジウム１９ｂを用いて接合した。もし、配線１８のある背面基板４と側壁６を低融点金属で封着する場合は、配線１８と封着材１９の電気ショートを避けるため、中間層として絶縁層を設ける必要がある。

また、表示パネル１０は、前面基板２と背面基板４の間にガラスからなる複数の細長い板状のスペーサ８を備えている。本実施の形態において、スペーサ８は、複数の細長いガラス板としたが、矩形板状の金属板からなるグリッド（図示せず）と、グリッドの両面に一体的に立設された多数の柱状のスペーサ（図示せず）と、で構成しても良い。

各スペーサ８は、上述したメタルバック１４、および蛍光体スクリーン１２の遮光層１１を介して前面基板２の内面に当接する上端８ａ、および背面基板４の内面上に設けられた配線１８上に当接する下端８ｂを有する。しかして、これら複数のスペーサ８は、前面基板２および背面基板４の外側から作用する大気圧荷重を支持し、基板間の間隔を所定値に維持している。

さらに、ＳＥＤは、前面基板２のメタルバック１４と背面基板４との間にアノード電圧を印加する図示しない電圧供給部を備えている。電圧供給部は、例えば、背面基板４の電位を０Ｖに設定し、メタルバック１４の電位を１０ｋＶ程度にするよう、両者の間にアノード電圧を印加する。

そして、上記ＳＥＤにおいて、画像を表示する場合、配線１８に接続した図示しない駆動回路を介して電子放出素子１６の素子電極間に電圧を与え、任意の電子放出素子１６の電子放出部から電子ビームを放出するとともに、メタルバック１４にアノード電圧を印加する。電子放出部から放出された電子ビームは、アノード電圧により加速され、蛍光体スクリーン１２に衝突する。これにより、蛍光体スクリーン１２の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂが励起されて発光し、カラー画像を表示する。

以下、上記構造の表示パネル１０の製造方法について、主に図４に示すフローチャートを参照して説明する。
まず、洗浄およびレーザアニール工程を経た前面基板２を用意し、図示しない多数のマイクロフィルター、多数の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ、および遮光層１１を含む蛍光体スクリーン１２を前面基板２の内面に形成する（ステップ１）。

そして、この蛍光体スクリーン１２の上にメタルバック１４を形成する（ステップ２）。本実施の形態のメタルバック１４は、図５に示すように、前面基板２の長手方向に沿って互いに平行に延び且つ短手方向に等間隔で離間した多数本の細長い短冊状の有効領域２１、および隣接した各有効領域２１間を電気的に分断した多数の細長い分断領域２２を有する。このメタルバック１４は、多数の分断領域２２が遮光層１１に重なる位置に形成される。

また、メタルバック１４の外側には、前面基板２の３辺に沿ったコ字形の共通電極２３が形成され、全ての有効領域２１の両端が抵抗部材２４を介して共通電極２３に接続される。しかして、共通電極２３を介してメタルバック１４の全ての有効領域２１にアノード電圧が印加されるようになっている。

ステップ２で上記構造のメタルバック１４を蛍光体スクリーン１２上に形成する場合、まず、遮光層１１に重なる位置にメタルバック１４の材料（本実施の形態ではアルミニウム）を化学的に分断するためのリン酸アンモニウムなどのケミカルカット材（以下、単にＣＣ材と称する）をストライプ状に形成する。そして、その上にアルミニウム層を蒸着してＣＣ材の位置でアルミニウムを酸化させる。これにより、アルミニウムがＣＣ材の位置だけ酸化されて高抵抗化され、多数の有効領域２１が多数の分断領域２２によって電気的に分断された短冊状のメタルバック１４が形成される。

この後、ステップ１、２のように蛍光体スクリーン１２およびメタルバック１４を形成した前面基板２を、多数の電子放出素子１６および配線１８が設けられているとともに複数のスペーサ８および側壁６が接合された背面基板４とともに、図示しない真空処理装置内に投入し、２枚の基板２、４を真空雰囲気で高温で焼成（ベーク）する（ステップ３）。

さらにこの後、前面基板２だけを真空処理装置内で図示しないゲッター室へ移動し、メタルバック１４の全ての有効領域２１の上にバリウムなどのガス吸着剤（以下、ゲッター材）を蒸着してゲッター層を形成する（ステップ４）。このゲッター層は、２枚の基板２、４を側壁６を介して封着した後、内部を高真空に保つため、表示パネル１０内の不要なガス成分を吸着するよう機能する。

そして、ここで、図６に模式的に示すように、少なくとも１対の有効領域２１ａ、２１ｂ間に電位差を与えてその間にある分断領域２２ａの耐圧を向上させる（ステップ５）。ここで、電位差を与える１対の有効領域２１ａ、２１ｂは、図示のように隣接していても良く隣接していなくても良い。このとき、１対の有効領域２１ａ、２１ｂ間には、ＳＥＤを駆動するときのアノード電圧（本実施の形態では１０［ｋＶ］）より高い高周波パルス電圧を与えることが有効であり、このような高周波パルス電圧を与えることで有効領域２１ａ、２１ｂのエッジに付着した異物やバリをコンディショニング効果によって取り除くことができる。

ここで言う耐圧および特許請求の範囲における耐圧とは、隣接する有効領域２１ａ、２１ｂ間に電位差を与えたとき、両者の間の分断領域２２ａにおいて放電が生じる最小の電位差を指し、この電位差が大きいほど耐圧が大きいと言える。言い換えると、隣接する有効領域２１間に何らかの原因により電位差を生じたとき、両者の間で放電が生じることのない電位差の最大値が当該有効領域間の耐圧となる。

本実施の形態では、ステップ５の耐圧向上工程において、図７に模式的に示すように、全ての有効領域２１の好ましくはコンタクト専用の端子にプローブ３１を当ててプローブ毎に設けられたスイッチ３２を順次切り替え、ステップ５の耐圧向上工程を実施した。例えば、有効領域の並び順に沿って１番上の有効領域２１ａと２番目の有効領域２１ｂとの間に上述した電位差を与え、次に２番目の領域２１ｂと３番目の領域２１ｃとの間に同じ電位差を与え、以下同じ操作を全ての有効領域２１の対に対して順に実施し、全ての分断領域２２ａ、２２ｂ、…の耐圧を向上させた。

そして、最後に、ステップ５の耐圧向上工程を経た前面基板２を背面基板４に対向させて位置合わせし、側壁６の端部と前面基板２の周縁部とをインジウム等の低融点金属により封着する（ステップ６）。これにより、複数のスペーサ８を備えた表示パネル１０が製造される。

以上のように、本実施の形態によると、蛍光体スクリーン１２上に短冊状の多数の有効領域２１を有するメタルバック１４を形成した後、各有効領域２１間の分断領域２２の耐圧を向上させるため、有効領域２１間に電位差を与えてコンディショニングするようにした。これにより、有効領域２１のエッジに付着した異物やバリを除去でき、有効領域２１間の分断領域２２の耐圧を向上させることができた。特に、本実施の形態では、メタルバック１４の上にゲッター膜を形成した後、有効領域２１間に所定の電位差を与えてコンディショニングするようにしたため、ゲッター膜が分断領域２２で電気的に導通してしまう不具合も同時に防止できる。

なお、本実施の形態では、有効領域２１間にアノード電圧より高い電位差（本実施の形態では２０［ｋＶ］）を形成して耐圧を向上させるようにしたため、ＳＥＤの駆動時に１０［ｋＶ］程度のアノード電圧を与えても有効領域２１間で放電を生じることは殆どない。また、本実施の形態では、有効領域２１間に高周波パルス電圧を一定時間与えてコンディショニングするようにしたため、コンディショニングによってメタルバック１４に不所望なダメージを与えることがない。

ここで、本発明の効果をより分かり易く説明するため、上述した構造のメタルバック１４の有効領域２１間の分断領域２２の耐圧について考察する。
メタルバック１４は、電子放出素子１６から放出された電子ビームが蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂに衝突したとき蛍光体層が帯電してしまうことを防止する機能、パネル内における電子の散乱や反射によるコントラストの低下を防止する機能、および蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂの発光を前面基板２側へ反射させて表示輝度を高める機能を有する。このため、ＳＥＤ駆動時には、メタルバック１４は帯電する。

一方、ＳＥＤでは、前面基板２と背面基板４との間に比較的大きなアノード電圧が与えられるため、例えば基板内面にゴミ等が付着していると、その付着物を基点として基板間に放電が生じる。このため、メタルバック１４を蛍光体スクリーン１２の全面に設けると、基板間で放電を生じたときメタルバック１４に帯電した全ての電荷が集中し、例えば、特定の配線に接続された複数の電子放出素子１６が一斉に破壊されるといった重大な問題を生じる。

このため、メタルバック１４を上述したような多数の短冊状の有効領域２１を有するソフトフラッシュ構造とすることで、放電が生じた場合に集中する電荷の量を少なくして放電によるダメージを抑制する方法がとられる。しかし、有効領域２１間の耐圧が不十分だと、基板間で放電が生じたとき、各有効領域２１の両端に接続した抵抗部材２４を介して共通電極２３に放電電流が流れずに、有効領域２１間で放電を生じてしまう場合がある。このように、有効領域２１間で放電を生じてしまうと、コントロールできない予想外の放電であるため、重大な問題を引き起こす。例えば、ＳＥＤの駆動時に有効領域２１間で放電を生じると、表示画像に乱れを生じて信頼性が損なわれる。

よって、有効領域２１間の耐圧は、設計値になるべく近い値で安定していることが望ましい。有効領域２１間の耐圧が設計値通りだと、基板間で放電を生じたとき、有効領域２１の端部に接続した抵抗部材２４を介して共通電極２３に電流が逃げるため、有効領域２１間で予想できない放電が生じることはない。

本発明の効果を実証するため、４２インチのパネルを用意して上述した耐圧向上工程を実施した。このパネルにおいて、各有効領域２１の長さはパネルの長さと略同じで、有効領域２１間の間隔は０．２［ｍｍ］であった。耐圧向上工程において各有効領域２１間に約２［ｋＶ］の電位差を与えたところ、各分断領域２２の耐圧は、約１．８［ｋＶ］に上昇した。比較のため、上述した耐圧向上工程を実施していないパネルの有効領域２１間の耐圧を計測したところ、１［ｋＶ］以下であった。つまり、有効領域２１間に電位差を与えてコンディショニングすることで分断領域２２の耐圧を向上させることができる。

なお、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。

例えば、上述した実施の形態では、耐圧向上のため多数の有効領域２１に順に電位差を与えてコンディショニングした場合について説明したが、これに限らず、図８に模式的に示すように、有効領域２１の並び方向に沿って交互に異なる電位を同時に与え、全ての有効領域２１に関して同時にコンディショニングするようにしても良い。この場合も、上述した実施の形態と同様に各有効領域２１間にアノード電圧より高い高周波パルス電圧を与えることが重要である。特に、この場合、特定の有効領域２１に対して位相の異なるパルス電圧を与えることで、メタルバック１４に対するダメージを抑制することができる。

また、上述した実施の形態では、メタルバック１４の有効領域２１にプローブを当てて通電することで有効領域２１間に電位差を与えた場合について説明したが、これに限らず、ＳＥＤプロセスのエレクトロンビームクリーニング（ＥＢＣ）において各有効領域２１に電子ビームを当てることで通電しても良い。特に、本実施の形態のように、真空処理装置内で耐圧向上工程を実施する場合、ＥＢＣを利用することが有効である。

さらに、初めからメタルバック１４に通電するための共通電極２３を２本設けておき、多数の有効領域２１を各共通電極２３に交互に接続し、２本の共通電極２３に異なる電位を与えることでコンディショニングするようにしても良い。これにより、コンディショニングのためのプローブが不要となり、耐圧向上工程をより簡単にできる。

この発明の実施の形態に係るＳＥＤの表示パネルを示す外観斜視図。 図１の表示パネルを線II−IIに沿って切断した断面斜視図。 図２の断面を部分的に拡大して示す部分拡大断面図。 図１の表示パネルの製造方法を説明するためのフローチャート。 図１の表示パネルの前面基板に形成されるメタルバックのソフトフラッシュ構造を説明するための図。 メタルバックの耐圧向上工程を説明するための図。 多数の有効領域に順に電位差を与えてコンディショニングする方法を説明するための図。 多数の有効領域に同時に電位差を与えてコンディショニングする方法を説明するための図。

符号の説明

１…ＳＥＤ、２…前面基板、４…背面基板、６…側壁、８…スペーサ、１０…真空外囲器（表示パネル）、１２…蛍光体スクリーン、１４…メタルバック、１６…電子放出素子、１８…配線、２１…有効領域、２２…分断領域、２３…共通電極、２４…抵抗部材、３１…プローブ、３２…スイッチ。

Claims (11)

1. 前面基板の内面に多数の蛍光体層および遮光層を有する蛍光体スクリーンを形成する工程と、
   上記遮光層に重なる位置で電気的に分断した多数の細長い短冊状の有効領域を有するメタルバックを上記蛍光体スクリーン上に形成する工程と、
   上記多数の短冊状の有効領域のうち少なくとも１対の有効領域間に電位差を与えてその間にある分断領域の耐圧を向上させる耐圧向上工程と、
   上記多数の蛍光体層に対応する多数の電子放出素子を内面に有する背面基板と上記耐圧向上工程を経た前面基板を対向させて内部を真空にした状態で周縁部同士を封着する封着工程と、
   を有することを特徴とする表示装置の製造方法。
2. 上記耐圧向上工程では、上記少なくとも１対の有効領域間に高周波パルス電圧を与えることで上記電位差を与えることを特徴とする請求項１に記載の表示装置の製造方法。
3. 上記耐圧向上工程では、上記少なくとも１対の有効領域間に上記メタルバックに駆動時に与えるアノード電圧より高い電位差を与えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表示装置の製造方法。
4. 上記耐圧向上工程では、上記多数の短冊状の有効領域のうち選択した１対の有効領域間に上記電位差を与え、該電位差を与える有効領域の対を順に変更して、全て分断領域の耐圧を向上させることを特徴とする請求項３に記載の表示装置の製造方法。
5. 上記耐圧向上工程では、上記全ての有効領域に対し交互に２つの異なる電位を与え、全ての隣接する有効領域間に上記電位差を同時に与えることを特徴とする請求項１に記載の表示装置の製造方法。
6. 上記耐圧向上工程では、上記全ての有効領域間に高周波パルス電圧を与えることで上記電位差を与えることを特徴とする請求項５に記載の表示装置の製造方法。
7. 上記高周波パルス電圧の位相を異ならせることを特徴とする請求項６に記載の表示装置の製造方法。
8. 上記耐圧向上工程では、上記全ての有効領域間に上記メタルバックに駆動時に与えるアノード電圧より高い電位差を与えることを特徴とする請求項６に記載の表示装置の製造方法。
9. 上記蛍光体スクリーン上に上記メタルバックを形成した後、該メタルバック上にゲッタ膜を形成する工程をさらに有し、
   上記耐圧向上工程は、上記ゲッタ膜を形成した後、実施されることを特徴とする請求項１に記載の表示装置の製造方法。
10. 上記耐圧向上工程では、上記少なくとも１対の有効領域間に高周波パルス電圧を与えることで上記電位差を与えることを特徴とする請求項９に記載の表示装置の製造方法。
11. 上記耐圧向上工程では、上記少なくとも１対の有効領域間に上記メタルバックに駆動時に与えるアノード電圧より高い電位差を与えることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の表示装置の製造方法。

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